鋼渣的處理工藝和利用現(xiàn)狀

羅莉萍

（江西冶金職業(yè)技師學(xué)院，江西 新余 338000）

2014年全國(guó)粗鋼產(chǎn)量為8.2億t，其中轉(zhuǎn)爐煉鋼約占88%，在轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)中，年產(chǎn)1億t左右的轉(zhuǎn)爐鋼渣[1]。轉(zhuǎn)爐鋼渣的易磨性較差，從轉(zhuǎn)爐中出來的終渣很難磨細(xì)和粉化，這主要是由于其特殊的化學(xué)成分與礦物組成導(dǎo)致的，制約了轉(zhuǎn)爐鋼渣的大宗量利用。因此要解決轉(zhuǎn)爐鋼渣難磨、難粉化這一問題。當(dāng)前，對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣易磨性的研究大多側(cè)重于預(yù)處理技術(shù)和粉磨工藝研究。

1 鋼渣的處理工藝

鋼渣資源化利用的程度主要由鋼渣處理工藝決定，這是由于不同的處理工藝在很大程度上可以影響處理后鋼渣的物理化學(xué)特性。當(dāng)前，由于煉鋼工藝與設(shè)備、造渣制度、鋼渣性能、利用途徑的不同，國(guó)內(nèi)和國(guó)外的鋼渣資源化處理工藝呈現(xiàn)多樣化，主要方法有悶罐法、水淬法、風(fēng)淬法等，這些處理工藝的各自優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)如表1所示[2-5]。

表1 不同鋼渣處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

2 轉(zhuǎn)爐鋼渣利用現(xiàn)狀

目前，轉(zhuǎn)爐鋼渣的綜合利用可分為兩個(gè)方向：一是企業(yè)內(nèi)的循環(huán)利用，主要包括作燒結(jié)原料、冶煉熔劑、回收金屬等；二是企業(yè)外的綜合利用，重點(diǎn)在水泥生產(chǎn)和道路工程。此外鋼渣在微晶玻璃和農(nóng)肥等方面利用量也不斷提高。

2.1 作燒結(jié)原料[7，8]

轉(zhuǎn)爐鋼渣中含有氧化鐵，在燒結(jié)時(shí)形成液相，可以促進(jìn)各物質(zhì)擴(kuò)散，明顯改善料層的透氣性。鋼渣中含有的鐵酸鈣，對(duì)提高燒結(jié)礦的強(qiáng)度有利。寶鋼燒結(jié)礦中轉(zhuǎn)爐鋼渣的年配入量超過15萬t。日本、德國(guó)、美國(guó)分別約有19%、24%、30%的轉(zhuǎn)爐鋼渣用于燒結(jié)。韓國(guó)浦項(xiàng)公司通過破碎和磁性分離，將非磁性鋼渣用于燒結(jié)，使鋼渣用于企業(yè)內(nèi)部循環(huán)百分比由25%提高到33%，并使燒結(jié)生產(chǎn)成本降低。

2.2 用作冶煉熔劑[9-11]

將熔融態(tài)的轉(zhuǎn)爐鋼渣返回轉(zhuǎn)爐作為冶煉熔劑，相當(dāng)于轉(zhuǎn)爐煉鋼的留渣操作，既能減弱煉鋼早期爐渣對(duì)爐襯的侵蝕，提高爐齡，又能促進(jìn)轉(zhuǎn)爐冶煉前期化渣，縮短冶煉時(shí)間，降低原料用量，減少轉(zhuǎn)爐總渣量。為了防止磷的循環(huán)富集，返回轉(zhuǎn)爐煉鋼的轉(zhuǎn)爐渣的磷含量應(yīng)該盡量低。預(yù)計(jì)將轉(zhuǎn)爐鋼渣作為冶煉熔劑返回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行推廣使用后，每年約有5萬t左右的鋼渣可被利用。

2.3 回收金屬鐵[12]

鋼渣中鐵元素的含量約為25%，其中金屬鐵約占10%。通過機(jī)械破碎—磁選篩分工藝可將其中的金屬鐵及磁性含鐵相分選回收。日本磁選公司每年約回收含鐵95%以上的鐵粉18萬t。我國(guó)的萊鋼、鞍鋼、寶鋼等也通過四破四選、三破五選五篩分等回收工藝回收鋼渣中金屬鐵。

2.4 在水泥方面的應(yīng)用[13]

當(dāng)前許多鋼廠對(duì)鋼渣資源綜合利用的一個(gè)重要途徑就是生產(chǎn)水泥。由于鋼渣中含有的C3S、C2S等膠凝性礦相，礦相和水泥相類似。因此在水泥生產(chǎn)中將鋼渣作為混合料加入，可以改善水泥性能，降低能耗。

使用80%以上的鋼渣為主要原料，摻入少量激發(fā)劑，經(jīng)磨細(xì)后配入200號(hào)和400號(hào)水泥可以生產(chǎn)一種新型膠凝材料—鋼渣水泥，它具有強(qiáng)度高、抗?jié)B透能力強(qiáng)，耐磨性好、耐化學(xué)腐蝕、抗凍等優(yōu)點(diǎn)特點(diǎn)，可以廣泛用于民用建筑和工業(yè)建筑等。

2.5 道路工程中的應(yīng)用

轉(zhuǎn)爐鋼渣強(qiáng)度高，是一種優(yōu)良的筑路回填材料，通過對(duì)鋼渣進(jìn)行改質(zhì)處理，將粉磨后得到的鋼渣細(xì)粉配置成路面混凝土細(xì)集料。國(guó)內(nèi)將鋼渣用于道路工程已有許多實(shí)踐。20世紀(jì)70年代末，日本便開始了對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣在道路中應(yīng)用的研究。由于當(dāng)前日本許多鋼廠對(duì)鋼渣的處理方式為蒸汽陳化，處理后的鋼渣水硬性差，不能滿足上層路基材料的使用要求，需再加入一定量的石灰激發(fā)劑，可作為穩(wěn)定的上層路基材料。

2.6 微晶玻璃

20世紀(jì)60年代，開始了對(duì)礦渣微晶玻璃的研究，近些年來迅速發(fā)展，已經(jīng)形成了規(guī)?；a(chǎn)。程金樹等[14]研究通過向還原性鋼渣中添加輔助材料，利用表面成核析晶燒結(jié)法，研制出了微晶玻璃花崗巖，其色澤美觀、花紋清晰。張?jiān)綶15]通過使用鋼渣和粉煤灰來研制微晶玻璃，其性能良好，其中鋼渣、粉煤灰利用量達(dá)75%。

2.7 農(nóng)業(yè)肥料

對(duì)于農(nóng)作物，鋼渣是一種以鈣、硅元素為主、并含有植物生長(zhǎng)所必須的各種營(yíng)養(yǎng)元素的復(fù)合礦物質(zhì)肥料。

磷含量較高的鋼渣可以用于生產(chǎn)鈣鎂磷肥、鋼渣磷肥?？梢云鸬礁牧妓嵝酝寥赖淖饔?，根據(jù)鋼渣中的磷含量不同，可將含磷鋼渣分為不同的用途。磷含量大于10%的鋼渣可作為磷肥；磷含量在4%～7%的鋼渣可作為土壤改良劑[14]。

硅元素對(duì)植物的抗干旱、抗蟲害的作用很大。將含硅較高的鋼渣經(jīng)過合理的工藝制成硅肥用于水稻生產(chǎn)，一般每畝施用100kg鋼渣硅肥時(shí)，可使水稻增產(chǎn)約10%。

2.8 醫(yī)藥價(jià)值方面[15]

在國(guó)外有一些國(guó)家充分利用轉(zhuǎn)爐爐渣中S、Ca、Mg、Fe等化合物含量較高的特征，將鋼渣溶于水中形成礦化水，治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、皮膚病等。

3 結(jié)論

本文主要研究通過對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣的處理工藝和利用情況的總結(jié)，要促進(jìn)轉(zhuǎn)爐鋼渣變廢為寶，要求對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣改性處理和轉(zhuǎn)爐鋼渣難磨性的處理，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐鋼渣大宗高效利用的“零排放”目標(biāo)有著現(xiàn)實(shí)的意義。